UMVERSITI SAINS MALAYSIA Peperiksaan Semester Kedua Sidang Akademik 2002/2003 Februari / Mac 2003 JAH 331/3 - Hidraulik Masa : 3 jam Anhan Kepada CaIon: 1. Sila pas- kertas peperiksaan hi mengandungi TUJUH (7) muka surat bercetak krmasuk lampiran sebelum anda memulakan peperiksaan ini. 2. Kertas ini rnengandungi ENAM (6) soalan. Jawab LIMA (5) soalan sahaja. Markah hanya akan dikira bagi LIMA (5)jawapan PERTAMA yang dimasukkan di dalam buku mengikut susunan dan bukannya LIMA (5)jawapan terbaik. 3. Sernua soalan mempunyai rnarkah yang sama. 4. Semua jawapan MESTILAH dimulakan pada muka swat yang baru. 5. Semua soalan MESTILAH dijawab dalam Bahasa Malaysia. 6. Tuliskan nombor soalan yang dijawab di luar kulit buku jawapan anda.,..2/-
-2- [JAH 331/3] I - Air mengalir dengan kadar 10 m3/s &lam saluran berbentuk segiempat tepat yang lebamya 4.0 m dan pekali kekasaran Manning 0.013. Kira: (a) Kedalaman kritikal (b) Halaju lcritikal (c) cerun kritikal (d) Tenaga tentu minimum 2. Sebuah saluran segiempat tepat yang lebarnya 5.0 m mengalir dengan kadar aiir 40 m3/s menghasilkan sebuah lompatan hidraulik seperti dalam Rajah 1.O. (a) Kira kedalaman selepas lompatan hidraulik (b) Kira kedalaman sebelum lompatan hidraulik (c) Buktikan bahawa lompatan boleh berlaku (d) Kira kehilangan tenaga semasa lompatan T - Q- YI I so = 0.0005 I 4 R = 0.011 A y2 Rajah 1.0. -.3/-
-3- [JAH 33 1/31 3. (a) Ciri-ciri aliran dan endapan bagi Sungai Pari adalah seperti berikut: Kadar alir Kedalaman aliran Halaju aliran Lebar saluran = 20 m3/s = 1.5 m = 1.Ods = 18.0 m Cerun saluran = 0.00125 Purata saiz endapan = 2.0 mm Saluran tersebut berbentuk segiempat tepat. i. Kira jumlahan beban endapan dengan menggunakan persamaan Einstein- Brown. Kira nisbah kelainan dan tentukan jika persamaan Einstein-Brown sesuai untuk ciri-ciri aliran tersebut... 11. Era jumlahan beban endapan dengan menggunakan persamaan Graf. Kira nisbah kelainan dan tentukan jika persamaan Graf sesuai untuk ciriciri aliran tersebut. (b) Huraikan proses pengangkutan endapan dalam sungai dengan menggunakan diagram Shields (c) Bincangkan faktor-faktor yang mempengaruhi keseimbangan sungai. (5 maskah)...4/-
~. -4- [JAH 33 1/31 4. (a) Nyatakan dengan ringkas takrif-takrif berikxt: 0 Kehilangan major (besar) dm kehilangan kecil (minor) dan berikan tiga contoh kehilangan kecil (2 markah) @) Tentukan aliran di dalam sistem paip yang di gambarkan dalam Rajah 2.0. Kehilangan minor diberi oleh C,V2/2g. Paip Pmjmg (m) Garis pusat f (per m Pekali (m) Panjw) Kehilangan (Cm) AB 5000 400 0.0015 10 BCI 0)1) 7000 250 0.0015 15 BC2 (p2) 5000 250 0.006 10 loom (I0 markah) 60m Rajah 2.0 P2 C (c) Dari Rajah 3.0, cari nilai H sekiranya kadar alir dalam paip tetuang besi (cast iron) adalah 0.05 m3/s dan jumlah panjang sistem paip adalah 60 m yang bergaris pusat 100 mm. (Nob : ambil kira kehilangan major &n minor). (8 markah) - 1 I ' n Rajah 3.0 - i.5/-
-5- [JAH 33 1/31 5. (a) Temgkan dengan ringkas takrif-takrif berikut : 1. ii. Operasi selari dan bersiri (dalam sistem pam berbilang) Lakarkan lengkuk ciri (turns vs kadar alir) bagi operasi selari dan bersiri. (4 markah) (b) Sebuah rumah pam dicadangkan pembinaannya dalam projek tebatan banjir. Empat pam berkapasiti 1 m3/s setiap satu diperlukan. Struktur ini memerlukan pemodelan fizikal di makmal pada skala 1 : 10 (model : prototype). Cari nilai kadar alir yang diperlukan oleh model fizikal dan nyatakan andaian-andaian yang dibuat. (8 markah) (c) Dapatkan persamaan bagi kadar alir (4) untuk alur limpah (spillway) pada Rajah 4.0. Andaikan aliran air adalah tebal supaya kesan ketegangan ~~~~ pemukaan ~~ ~~ (su$ace-tbsiun eflect) dan ketiatan(visccsi@jboleh diabaikfi. (Nob : q =f(h, g, P) ; unit q adalah m3/s/m ). (8 markah) Rajah 4.0 6. (a) Kadar alir adalah 0.020 m3/s dari resmor A ke reservor 3 melalui 3 paip konkrit yang disambungkan secara bersiri seperti dalam Rajah 5.0. Tentukan nilai perbezaan paras pemukaan air antara reservor (H) dengan mengambilkira kehilangan minor. Paip P1 P2 P3 Panjang Saiz 1000 m 150 mm 1500 m 300 mm 800 m 150 mm...6/-
-6- [JAH 33 1/31 (10 mark&) (b) Air dipamkan dari tangki 1 ke tangki 2 seperti dalam Rajah 6.0. Ciri-ciri pip adalah seperti berikut : Garis pusat = 300mm, panjang 70m,f= 0.025 dan ZK = 2.5. Ciri-ciri pam adalah Hp = 22.9 + 10.74-11 142 di mana Hp adalah dalam m dan Q dalamm3/s. Tentukan nilai Q dan Hp untuk situasi berikut : 1. Azadalahl5m;dan.. 11. & adalah Z 5 m dan dua pm yang serupa beroperasi secara selari. (I 0 markah) I U- \ yq 90' clbow Rajah 6.0-000 0 nnn -
- 7 - (JAa 331/3) ANALfSIS ALIM DALAM PAIP Fakm gescraa f Rajah 5.9 Cam Moody